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二号站平台研究人员探索新的方法来清除环境中共同产生的有毒化学物质

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在美国各地,危险的垃圾场对人类和环境健康构成持续的威胁。最严重的案例被称为超级基金站点,目前存在超过1000个超级基金站点。
 
大约有5000万美国人居住在距这些区域3英里以内的地方,2号站这可能会增加他们患癌症和其他严重疾病的风险。
 
尽管消除这些场所的污染是一项公共卫生优先事项,但技术挑战令人生畏。特别值得关注的是两种氯化化学物质,即TCE和高氯酸盐。TCE被广泛用作脱脂剂,高氯酸盐被用于制造推进剂。
 
由于过去对这些化学品的广泛依赖和不当处置,它们经常进入环境,对人类健康和周围生态系统构成重大风险。
 
通过生物修复来去除这些剧毒化学物质,2号站代理特别是当它们以混合物的形式存在时,长期以来一直是科学家面临的一个挑战。氯化化学物质顽固地存在于环境中,有时会污染饮用水系统。
 
在一项新的研究中,环境生物技术生物设计中心的研究人员探索了清除环境中这些共同产生的有毒化学物质的新方法。
 
为了实现这一目标,将Fe0与含有一种不寻常微生物的微生物培养物相结合,这种微生物被称为去卤化雄虫麦卡提,被添加到来自亚利桑那州固特异污染的超级基金场地的土壤和地下水样本中。受污染的地点以前涉及国防和航空制造业。
 
研究人员描述了去卤球虫细菌是如何与Fe0协同作用的,Fe0被称为零价铁。这项新研究描述了Fe0、脱卤球虫和其他细菌能够有效地将TCE和高氯酸盐转化为良性或毒性较小的微生物生物降解最终产物(如乙烯)的条件。
 
这项研究发表在最新一期的《环境科学与技术》杂志上。
 
关键的是,该技术防止了TCE降解反应在过程中途停止。当这种情况发生时,就会产生一对化学物质,顺二甲苯和氯乙烯,而不是乙烯。这对环境来说是个坏消息,因为氯乙烯被认为是一种强致癌物。
 
相反,通过使用低浓度的老化Fe0和脱卤化物,TCE和高氯酸盐完全降低到无害的乙烯和氯离子。
 
研究还表明,高浓度的Fe0抑制了TCE和高氯酸盐的还原,而Fe0的氧化产物亚铁(Fe2+)显著减缓了TCE对乙烯的还原反应。
 
这项新研究的第一作者Srivatsan Mohana Rangan说:“通常,受污染的环境包含不止一种有毒污染物,然而,我们对于管理具有多种污染物的环境的信息有限。”
 
微生物和非生物反应之间的协同作用可以帮助在较短的时间内同时成功地修复多种污染物。我们使用含化学还原剂零价铁的微生物培养物进行研究,证明了TCE和高氯酸盐的成功修复方案,但也强调了产生致癌化学物质可能加剧环境污染的方案。”
 
我们希望这项研究将有助于改善凤凰城固特异机场北超级基金基地的补救设计,以及其他被化学还原剂(如Fe0)用于促进土壤和地下水中长期持续的微生物活动的污染环境。”
 
Anca Delgado,研究合著者,亚利桑那州立大学
 
(除了生物设计方面的任命,德尔加多还是亚利桑那州立大学可持续工程与建筑环境学院的助理教授。)
 
这项研究成果为使用先进的微生物解决超级基金在全国各地的氯化化学品污染铺平了道路。

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